Systèmes de chauffage solaire: analyse de la technologie de chauffage basée sur les systèmes solaires

La question de la recherche de sources alternatives de chaleur devient de plus en plus pertinente. Cela est facilité par la hausse des prix du gaz, du charbon et du pétrole. Un domaine très prometteur est celui des systèmes de chauffage solaire qui peuvent efficacement chauffer une pièce pendant de nombreuses années.

Vous songez à organiser un système solaire, mais y a-t-il des doutes et des questions? Nous vous aiderons à déterminer quand il est conseillé d'utiliser l'énergie du soleil pour le chauffage et à décrire les options possibles pour organiser le chauffage. De plus, nous offrirons des instructions pour la fabrication de systèmes solaires faits maison - capteurs plats et tubulaires.

L'énergie solaire - une source alternative de chaleur

L'idée d'utiliser l'énergie solaire pour le chauffage n'est pas nouvelle. De plus, la pertinence de son utilisation a été prouvée par les Américains, les Chinois, les Espagnols, les Israéliens et les Japonais.

Le marché regorge d'offres de diverses installations pour la conversion de l'énergie solaire et son utilisation ultérieure pour les besoins des ménages.

Les héliosystèmes sont activement utilisés comme principale source de chaleur dans de nombreux pays du monde. Sous nos latitudes, il est toujours utilisé en complément du système de chauffage.

Le coût des systèmes dépend de leur type, de leur superficie et du matériau utilisé dans la fabrication. D'année en année, les prix de tous les types d'installations solaires - les systèmes solaires connaissent une tendance à la baisse constante.

Cela les rend plus accessibles au grand public. Ce n'est tout simplement pas que tout le monde est prêt à faire un tel achat.

Mais, si vous le souhaitez, vous pouvez construire un système de chauffage solaire efficace de vos propres mains, en dépensant beaucoup moins d'argent.

Un système de chauffage familier qui remplit parfaitement ses fonctions pendant de nombreuses années devient de plus en plus cher. La raison en est la hausse mondiale des prix des ressources énergétiques dans le monde. Le désir naturel du propriétaire est d'économiser sur le chauffage, qui mange une part importante du budget familial.

Ainsi, le système de chauffage solaire peut remplacer complètement le combustible solide habituel, le gaz ou tout autre. Tout dépend du type et de la taille de la pièce dans laquelle il sera utilisé.

Une option convenant à un grenier ne convient pas à un immeuble résidentiel, et un système qui répond aux besoins d'un chalet d'été ne peut pas faire face au chauffage d'un manoir de 2 étages.

Le remplacement complet du chauffage solaire traditionnel est parfois problématique. Le propriétaire craint que le système ne puisse pas faire face ou qu'il n'y ait pas assez d'espace physique pour installer le nombre requis de panneaux.

Par conséquent, ils utilisent souvent un système de chauffage combiné, sans abandonner complètement l'équipement installé au gaz (électrique ou autre). Le niveau de remplacement du chauffage solaire conventionnel peut atteindre 90%.

En outre, le nombre annuel de jours ensoleillés de la zone dans laquelle se trouve la maison est important. De plus, la température quotidienne moyenne n'est pas si importante. De nombreuses installations absorbent efficacement la lumière les jours de gel hivernal (capteurs solaires utilisant de l'antigel comme liquide de refroidissement).

En plus du chauffage, une installation solaire est en mesure de fournir au logement de l'eau chaude et de l'électricité.

Où l'installation solaire sera la plus efficace

En ce qui concerne le remplacement du chauffage par une installation solaire, un certain nombre de facteurs affectant son efficacité doivent être pris en compte.

Tout d'abord, vous devez choisir le bon type de système solaire. À cet égard, la superficie de la pièce et son objectif doivent être pris en compte. Le plus souvent, il s'agit d'une maison privée dans laquelle vit une famille de 4 à 5 personnes.

Deuxièmement, calculez soigneusement la demande de chaleur, en fonction de la consommation maximale pendant la saison froide. Comparez ces chiffres avec la quantité d'énergie générée 1 km². m d'installation solaire. Il reste à calculer l'aire de la structure solaire qui peut faire face au chauffage d'une pièce particulière.

La valeur résultante sera le facteur principal pour déterminer l'emplacement du système. En règle générale, les propriétaires préfèrent utiliser le toit ou le mur de la maison. Utilisez rarement la maison ou le toit du garage. Parfois, ils construisent des supports spéciaux pour l'installation.

La construction de stands spéciaux pour l'installation de systèmes solaires permet de les placer dans la zone adjacente aussi facilement que possible.

Il est important que rien n'interfère avec la libre pénétration de la lumière solaire sur une surface absorbant la lumière. Vous devez choisir un mur sud, sud-est ou sud-ouest ou une partie du toit.

Après avoir décidé où les panneaux solaires seront placés, une préparation préliminaire du logement sera effectuée:

• Libérez de l'espace. Coupez les plantations supplémentaires si elles interfèrent.
• Renforcez le toit. Ici, vous ne devez pas oublier le poids du design proposé.
• Isolez également le bâtiment. Après tout, il est inutile de chauffer la rue.

Troisièmement, il faut résoudre la question: acheter ou construire soi-même un système de chauffage.Tout dépend des capacités financières et du désir de consacrer du temps à la fabrication de la structure.

Après avoir choisi la deuxième option, vous devez comprendre le principe de fonctionnement du système souhaité afin de bien assembler tout.

Options possibles pour le chauffage solaire

Les options de construction d'un système de chauffage solaire dépendent entièrement des souhaits du propriétaire du ménage:

• L'utilisation de produits d'usine. Achat de collecteurs prêts à l'emploi avec auto-installation et installation.
• La construction d'un projet pilote. Il est nécessaire de vérifier l'effet de l'utilisation du système pour la production ultérieure de calculs précis.
• Auto-achèvement d'un cycle complet de travail. Calcul, conception, construction "à partir de zéro" du système solaire, son installation.

Numéro d'option 1. Cela implique de choisir le bon emplacement pour les installations solaires, car l'efficacité de leur utilisation en dépendra. L'installation nécessitera également des compétences particulières.

Il ne sera pas nécessaire de calculer le nombre de panneaux - il suffira d'exprimer tous vos souhaits au fournisseur d'équipement. Il faudra quand même répondre aux questions de clarification des managers - tout, la sélection du nombre optimal de panneaux (collecteurs) se fera sans aucune difficulté.

Pour installer une installation solaire de vos propres mains sur le toit, vous devez obtenir le soutien d'au moins un assistant. On ne peut pas faire face à un tel travail

Numéro d'option 2 - construction d'un projet pilote. Ce sera la meilleure solution pour les sceptiques. Après tout, la décision finale de remplacer le système de chauffage est difficile à prendre immédiatement. Construire un petit capteur solaire (air ou eau) et le tester «en action» sera une expérience enrichissante.

Après avoir évalué les coûts réels de fabrication, les comparer à la valeur marchande de systèmes similaires et calculer les économies réalisées à la ferme, il sera facile de prendre une décision responsable.

Numéro d'option 3 - le choix des vrais maîtres.

Pour un chauffage complet de l'installation, vous devrez effectuer un travail colossal:

• Calculez la surface requise du système solaire.
• Déterminez le lieu de l'installation future, renforcez-le.
• Isolez également la maison.
• Achetez tous les éléments pour la construction du système.
• Pour construire batterie solaire.
• Installez le système construit, en vous concentrant sur les exigences de base - l'angle d'inclinaison par rapport à l'incidence de la lumière du soleil.

L'exécution d'un cycle complet de travail sur le système ne peut pas être considérée comme une tâche facile, mais le processus est extrêmement excitant. De plus, cela permet d'économiser une quantité assez substantielle.

En choisissant le type de chauffage utilisant l'énergie solaire, vous devez décider s'il sera également utilisé pour chauffer l'eau et produire de l'électricité (cliquez pour agrandir)

Types d'installations de conversion d'énergie solaire

Selon le principe de fonctionnement, on distingue deux types d'appareils absorbant la lumière solaire:

• Batteries sur convertisseurs photoélectriques. Représentation de systèmes d'éléments semi-conducteurs connectés en série ou en parallèle. Ils fournissent du courant pour alimenter les radiateurs domestiques.
• Capteurs solaires. Panneaux avec un système de tubes remplis de liquide de refroidissement: air, mélange antigel ou eau. Ils fournissent du liquide de refroidissement solaire au circuit de chauffage.

Nous considérons chaque option séparément.

Panneaux solaires

La batterie solaire convertit la lumière absorbée en électricité. Il se compose de cellules solaires (le plus souvent du silicium), capables d'extraire immédiatement le courant électrique direct du rayonnement solaire.

Une telle installation peut être utilisée pour assurer le fonctionnement d'un équipement de chauffage électrique. Il doit être connecté au système d'alimentation de la maison.

L'efficacité de conversion du rayonnement solaire de cette installation est de 5% à 20%, selon le type d'appareil de traitement solaire. Productivité 1 m² batterie solaire - 120 watts.

Il reste à calculer combien de carrés de superficie seront nécessaires pour répondre aux besoins d'un ménage particulier, en fonction de la taille de la maison, des besoins de chaleur individuels et du niveau d'isolation des structures.

Il est plus pratique d'avoir des panneaux solaires sur le toit de la maison, en choisissant pour cela son versant sud

Pour le chauffage, les panneaux solaires sont utilisés plus efficacement dans les régions du sud. Leur principal inconvénient est une diminution de l'efficacité au crépuscule et par temps nuageux, un manque total de performances la nuit.

Pour fabriquer une batterie solaire de vos propres mains, vous devrez d'abord assembler le cadre, souder les cellules solaires, puis placer soigneusement tout et utiliser un scellant.

Pour la fabrication du cadre utilisé des lattes en bois, des coins en aluminium. Tout dépend de la taille de l'ensemble et du lieu de son installation. Les cellules solaires - plaquettes de silicium - la partie la plus consommable de la conception. Ils sont monocristallins et polycristallins. Les premiers sont un peu plus chers, mais leur productivité est supérieure de 5%.

Les fabriquer vous-même est impossible. Les convertisseurs photoélectriques sont mieux achetés avec des conducteurs soudés.

Ils doivent être placés sur la base du panneau de fibres, puis fixés dans le cadre, sortir les fils des éléments et remplir tous les trous avec du mastic. Laisser la structure bien sécher et couvrir avec un couvercle en verre ou en plastique transparent.

Les schémas d'installation et les méthodes de connexion des panneaux solaires sont décrits dans cet article.

Capteurs solaires

Une façon fondamentalement différente de convertir la lumière absorbée des capteurs. Au cœur de leur travail se trouve le liquide de refroidissement traversant les tuyaux.

Selon la conception, il existe trois principaux types de capteurs qui sont le plus souvent utilisés pour la construction d'un système de chauffage solaire:

• Plat. Dissipateur thermique - leur absorbeur est en tôle avec une surface extérieure noircie. Lorsqu'il est chauffé, il transfère de l'énergie au liquide de refroidissement du système de chauffage.
• Le vide Collectionneur système de type à vide faite selon le schéma des thermoses, grâce à laquelle la chaleur reçue du soleil est presque deux fois plus bonne.
• Hubs L'appareil est équipé d'une partie miroir concave avec une grande surface, focalisant la lumière du soleil sur une petite zone de l'absorbeur.

Les systèmes solaires les plus courants dans la vie quotidienne sont équipés d'un système de tubes réalisé sous la forme d'éléments connectés en parallèle ou d'une bobine. Les tubes sont remplis soit d'eau industrielle, soit d'un mélange d'eau avec un liquide ou de l'air qui ne gèle pas.

En visualisant les principales parties de l'installation solaire, il est plus facile de décider où il est préférable de disposer ces ou ces composants (+)

Une installation d'air peut être utilisée comme source de chauffage supplémentaire. Il n'est pas en mesure de fournir complètement la chaleur à la propriété, quelle que soit la région de son emplacement. La principale caractéristique de ce type de système solaire est l'air, qui agit comme liquide de refroidissement.

Les systèmes tubulaires sont très activement utilisés pour le chauffage toute l'année. L'antigel ou un mélange d'antigel est chauffé sous la lumière du soleil, puis passe à travers les tubes internes de transfert de chaleur, puis envoyé vers le réservoir de stockage.

Le mouvement du fluide est stimulé par la pompe, grâce à laquelle il passe du réservoir au système de chauffage. Le liquide de refroidissement chauffé déplace la partie refroidie du liquide, qui retournera à nouveau au collecteur et se réchauffera.

Le principe de fonctionnement d'un système solaire plat est basé sur la pénétration de la lumière solaire dans le panneau où se trouve l'absorbeur de chaleur. Il se réchauffe et rayonne de la chaleur, qui est transmise au fluide circulant à travers les tubes métalliques (le plus souvent, le cuivre).

Que pouvez-vous construire vous-même?

Vous pouvez construire un système de chauffage solaire à l'aide d'un capteur de type à air de vos propres mains. Il est préférable de le placer sur le mur sud du bâtiment.

Plus la surface de la pièce chauffée est grande, plus la surface occupée par le collecteur est grande - peut-être tout le mur de la maison. En outre, ce système solaire peut être construit dans le grenier.

Lors de la planification de l'installation d'un système de chauffage à air dans le grenier, il faut prendre soin de supporter le poids de l'installation (+)

Capteur solaire chauffant la masse d'air - remplit ses fonctions de chauffage en raison des flux d'air passant à l'intérieur du système. Le liquide de refroidissement circule à travers le circuit, le refroidissement, pénètre à nouveau dans le système. Le flux d'air peut se produire naturellement ou avec un ventilateur.

En ce qui concerne les matériaux pour la fabrication du collecteur d'air, vous pouvez utiliser ici divers outils improvisés. Il n'y a pas de règle unique.

Les artisans amateurs améliorent ce type de système solaire, assemblé à la maison. Quelqu'un cherche à obtenir une option moins chère, tout en sacrifiant l'efficacité, tandis que d'autres - au contraire.

Après avoir traité les principaux éléments du collecteur d'air, il est plus facile de décider du lieu de son installation - toit ou mur (+)

Considérez les principales méthodes.

Caractéristiques de l'installation d'un système solaire tubulaire

Le système solaire de type tubulaire pour le chauffage peut être utilisé dans différentes régions. Cela ne dépend pas de la température extérieure. L'essentiel est que l'installation reçoive le maximum de lumière solaire.

L'antigel utilisé comme liquide de refroidissement ne gèle pas à basse température. Par temps clair d'hiver, la quantité de lumière solaire dépasse la quantité de lumière entrant en été.

Le capteur solaire tubulaire se compose d'un système de tubes à vide transparents interconnectés. Ils contiennent une substance à bas point d'ébullition. En ébullition, il s'évapore, transfère sa chaleur à la pointe de cuivre et coule, où tout se répète.

Les tubes à vide en verre réfractaire sont remplis à l'intérieur d'une substance qui peut bouillir à basse température (+)

Les tubes à vide absorbent jusqu'à 90% de tout le rayonnement solaire (visible et infrarouge). L'énergie solaire, convertie en chaleur, est fournie au liquide de refroidissement.Il transfère cette énergie plus loin à travers le système - à l'échangeur de chaleur situé dans un réservoir de stockage spécial.

Le mouvement du liquide de refroidissement et de l'eau à travers les systèmes de chauffage est dû aux pompes. Il est important que le réservoir ait une bonne isolation thermique. En règle générale, il existe deux échangeurs de chaleur: l'un est connecté à un chauffage supplémentaire, le second à des collecteurs.

Dans les maisons avec ce type d'installation solaire, il est avantageux de connecter en plus un système de chauffage par le sol. Cela vous permet de chauffer plus efficacement le bâtiment.

Quant à l'installation de collecteurs tubulaires, elle peut être installée seule. La seule chose à considérer est l'angle de travail - il doit être d'au moins 20 °.

Un capteur solaire tubulaire est placé sur le toit, en choisissant la direction la plus ensoleillée. Il est important qu'il n'y ait pas de gratte-ciel à proximité qui empêchent le libre passage de la lumière solaire.

Il ne fonctionnera pas de construire une installation sous vide de vos propres mains - il est impossible de fabriquer des tubes à vide à la maison. Cela se fait par des usines spécialisées dans la production de systèmes solaires sous vide.

Installation solaire plate

Souvent, un capteur solaire plat est utilisé pour le chauffage.

Pour sa construction, vous aurez besoin de:

• cadre métallique;
• fond solide;
• couche d'isolation thermique;
• couche absorbante noire (adsorbeur);
• couvercle transparent - plastique, verre;
• tubes fluides (cuivre, aluminium).

La conception doit être équipée de buses d'entrée et de sortie et d'une pompe pour une circulation efficace du fluide.

Vous pouvez assembler une installation solaire plate de vos propres mains. Pour ce faire, utilisez souvent des moyens improvisés, en choisissant des matériaux moins chers comme analogiques (+)

Vous pouvez installer un collecteur plat à n'importe quel angle, une condition préalable est de nettoyer de la neige et de la poussière. C'est particulièrement bon pour les climats chauds.

Pendant la saison froide, une efficacité faible et une perte de chaleur élevée sont observées. Ce qui jette un doute sur l'utilisation de ce système solaire seul pour un bon chauffage. Il utilisera de manière optimale une installation solaire plate avec un chauffage au gaz, électrique ou à combustible solide.

Nous vous proposons de lire des articles sur le montage maison de systèmes de chauffage solaire:

1. Comment fabriquer un capteur solaire pour le chauffage bricolage - guide étape par étape
2. Comment fabriquer une batterie solaire de ses propres mains: méthodes d'assemblage et d'installation d'un panneau solaire

Encore une fois sur l'opportunité

Utiliser l'énergie solaire au lieu de l'énergie habituelle pour le chauffage est bénéfique. Selon le type de système solaire sélectionné, les économies sur la consommation de chaleur payée peuvent atteindre 100%.

Une option pour un remplacement complet du système de chauffage est l'utilisation de collecteurs avec des tubes à vide. Il s'agit d'un projet assez coûteux au stade initial. À l'avenir, il peut garantir une totale indépendance énergétique, après s'être payé en 6-8 ans.

L'ingéniosité des maîtres à domicile ne connaît pas de limites - un tuyau ordinaire peut être adapté comme un labyrinthe pour la circulation du fluide à l'intérieur du collecteur

Durée de vie solaire jusqu'à 25 ans. Ils nécessitent peu d'entretien - nettoyage périodique des surfaces de la neige, de la poussière, des débris. Quant à la réparation, elle peut être effectuée seule. Un inconvénient important est que les capteurs plats et les panneaux solaires ont «peur» des ouragans.

Un tel chauffage est sans danger pour les résidents de la maison et de l'environnement. Il est entièrement gratuit et ne dépend pas du taux de change, des prix de l'énergie.

Conclusions et vidéo utile sur le sujet

La vidéo montrera le processus de construction d'une batterie solaire de vos propres mains:

Aide visuelle pour la construction d'un système de chauffage à air:

Technologie de fabrication DIY d'une installation solaire plate:

Les installations solaires ou les systèmes de chauffage solaire ont fait leurs preuves dans le monde entier. Ils vous permettent d'obtenir de la chaleur gratuitement, ce qui réduit de 30% le coût du paiement des factures d'électricité pour le chauffage.

Il est possible de remplacer complètement l'énergie par de l'énergie solaire dans votre système de chauffage. Un autre avantage important est que vous pouvez assembler une installation solaire de vos propres mains.

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